● 摘要
随着环境污染和能源紧缺问题日益突出，节能环保的需求愈显迫切，在汽车领域内，混合动力汽车的研究成为迄今为止实现节能环保最为有效可行的措施。作为混合动力汽车能量来源之一的动力电池，其工作性能和使用寿命与温度密切相关，因此对电池组热管理系统进行研究具有重要的意义。 本文分析了镍氢电池的温度特性，以Noboru Sato等人建立的热模型为理论依据，推导出电池在充放电过程中的生热量公式。同时，对电池包在冷却散热过程中的热传递方式、热模型和CFD计算方法进行研究，利用能量平衡的方法计算出电池的等效比热容，通过加权计算分别确定轴向和径向的导热系数。 建立电池包内热流场的计算模型，利用Fluent软件对现有的自然冷却条件下的热管理系统进行了CFD仿真，模拟了充放电过程中电池表面温度的变化过程。并通过实验进行验证，将仿真结果同实验数据进行比对，两者基本吻合，由此确认可以利用本文建立的计算模型对电池包内的热流场做出较为准确的预测。通过进一步的仿真发现在高温环境下现有热管理系统无法将电池包内最高温度控制在合理使用范围内，须对其作出改进。 为了减小电池包内冷却空气流动的阻力，提高空气流速，对现有的电池组热管理系统提出了三项改进措施：调整冷却风扇的安装位置；改变电池组的排布结构；降低强制冷却风扇的开启温度点，随后对上述三项措施的改进效果进行了仿真。结果显示，改进后的电池包内最高温度明显降低，能够维持在合理使用范围内，且温度分布较为均匀，极大地改善了电池组的散热效果。 对优化后的电池组热管理系统进行模拟实车工况下的实验验证，结果显示电池包内热量分布较为合理，能够满足混合动力汽车电池组热管理系统的设计要求。并通过稳态计算进一步对散热效果进行仿真，确定了改进后的热管理系统在长时间工况下工作的可行性。